Un concepto con el que estamos familiarizados desde la primera infancia es la masa. Y, sin embargo, en el curso de la física, algunas dificultades están asociadas con su estudio. Por lo tanto, es necesario definir claramente qué es la masa. ¿Cómo puedes reconocerla? ¿Y por qué no es igual al peso?
Determinación de la masa
El significado científico natural de este valor es que determina la cantidad de materia contenida en el cuerpo. Para su designación, se acostumbra utilizar la letra latina m. La unidad de medida en el sistema estándar es el kilogramo. En las tareas y en la vida cotidiana también se suelen utilizar los fuera del sistema: gramos y toneladas.
En un curso de física escolar, la respuesta a la pregunta: "¿Qué es la masa?" dado en el estudio del fenómeno de la inercia. Entonces se define como la capacidad de un cuerpo para resistir un cambio en la velocidad de su movimiento. Por lo tanto, la masa también se llama inerte.
¿Qué es el peso?
Primero, es una fuerza, es decir, un vector. La masa es una cantidad escalar. El vector de peso siempre está unido al soporte o suspensión y está dirigido en la misma dirección que la gravedad, es decir, verticalmente hacia abajo.
La fórmula para calcular el peso depende de si eleste apoyo (suspensión). En el caso de reposo del sistema se utiliza la siguiente expresión:
Р=mg, donde Р (la letra W se usa en las fuentes en inglés) es el peso del cuerpo, g es la aceleración de caída libre. Para la tierra, generalmente se toma g igual a 9.8 m/s2.
La fórmula de la masa se puede derivar de ella: m=P / g.
Al moverse hacia abajo, es decir, en la dirección del peso, su valor disminuye. Por lo tanto, la fórmula se convierte en:
Р=m (g - a). Aquí "a" es la aceleración del sistema.
Es decir, cuando estas dos aceleraciones son iguales, se observa un estado de ingravidez cuando el peso corporal es cero.
Cuando el cuerpo comienza a moverse hacia arriba, hablan de aumento de peso. En esta situación, se produce una condición de sobrecarga. Porque el peso corporal aumenta, y su fórmula se verá así:
P=metro (g + a).
¿Cómo se relaciona la masa con la densidad?
Muy sencillo. Cuanto mayor sea la densidad de la sustancia de que está compuesto el cuerpo, más importante será su masa. Después de todo, la densidad se define como la relación de dos cantidades. El primero de ellos es la masa, el volumen es el segundo. Para designar este valor se eligió la letra griega ρ. La unidad de medida es la relación entre kilogramo y metro cúbico.
Con base en lo anterior, la fórmula de la masa toma la siguiente forma:
m=ρV, en la que la letra V denota el volumen del cuerpo.
Tareas entretenidas
Después de aclarar la cuestión de qué es la masa, puedes comenzar a resolver problemas. los de ellosque tienen contenido atractivo mantendrá a los estudiantes más interesados.
Tarea número 1. Condición: Winnie the Pooh recibió dos macetas de litro idénticas. Uno contiene miel, el otro contiene aceite. ¿Cómo saber qué miel hay sin abrirlos?
Decisión. La densidad de la miel es mayor que la de la mantequilla. El primero es 1430 kg/m3 y el segundo es 920 kg/m3. Por tanto, con el mismo volumen de tarros, el de miel será más pesado.
Para responder con mayor precisión a la pregunta del problema, deberá calcular la masa de miel y aceite en las ollas. Su volumen es conocido: es de 1 litro. Pero en los cálculos necesitarás un valor en metros cúbicos. Así que lo primero que hay que hacer es traducir. Un m3 contiene 1000 litros. Por lo tanto, al calcular el resultado, deberá tomar un valor de volumen igual a 0,001 m3.
Ahora se puede usar la fórmula de la masa en la que la densidad se multiplica por el volumen. Luego de simples cálculos, se obtienen los siguientes valores de masa: 1,43 kg y 0,92 kg, para miel y aceite, respectivamente.
Respuesta: el tarro de miel es más pesado.
Problema No. 2. Condición: El payaso levanta un peso sin ningún problema, en el que está escrito que su masa es de 500 kilogramos. ¿Cuál es la masa real de una pesa si su volumen es de 5 litros y el material del que está hecha es corcho?
Decisión. En la tabla, debe encontrar el valor de la densidad del corcho. Es igual a 240 kg/m3. Ahora necesitas traducir el valor del volumen, obtienes 0.005 m3.
Conociendo estas cantidades, no es difícil usar la fórmula ya conocida paracuente la masa del peso falso. Resulta igual a 1,2 kg. Ahora entiendo por qué el payaso no es nada difícil.
Respuesta. La masa real de la pesa rusa es de 1,2 kg.
Problema No. 3. Condición: El genio estaba sentado en una lámpara, cuyo volumen se desconoce. Pero su densidad en ese momento era de 40.000 kg/m3. Cuando salió de la botella, comenzó a tener los parámetros de un cuerpo humano ordinario: volumen 0,08 m3, densidad 1000 kg/m3. ¿Cuál es el volumen de la lámpara?
Decisión. Primero necesitas averiguar su masa en el estado normal. Será igual a 80 kg. Ahora podemos pasar a encontrar el volumen de la lámpara. Supondremos que Jean ocupa todo el espacio en su interior. Luego debes dividir la masa por la densidad, es decir, 80 por 40 000. El valor será 0,002 m3. Que es igual a dos litros.
Respuesta. El volumen de la lámpara es de 2 litros.
Problemas de cálculo de masas
La continuación de la conversación sobre qué es la masa, debe ser la solución de las tareas relacionadas con la vida. Aquí hay dos situaciones que demostrarán claramente la aplicación del conocimiento en la práctica.
Problema No. 4. Condición: En 1979, ocurrió un accidente de petrolero, como resultado del cual el petróleo entró en la bahía. Su mancha tenía un diámetro de 640 m y un espesor de unos 208 cm. ¿Cuál es la masa del petróleo derramado?
Decisión. La densidad del aceite es 800 kg/m3. Para utilizar la fórmula ya conocida, debe conocer el volumen de la mancha. Es fácil de calcular si tomamos el lugar de un cilindro. Entonces la fórmula del volumen será:
V=πr2h.
Además, r es el radio y h es la altura del cilindro. Entonces el volumen será igual a 668794.88 m3. Ahora puedes calcular la masa. Resultará así: 535034904 kg.
Respuesta: la masa de aceite es aproximadamente igual a 535036 toneladas.
Problema nº 5. Condición: La longitud del cable telefónico más largo es de 15151 km. ¿Cuál es la masa de cobre que se empleó en su fabricación si la sección transversal de los alambres es de 7,3 cm2?
Decisión. La densidad del cobre es 8900 kg/m3. El volumen se encuentra mediante una fórmula que contiene el producto del área de la base y la altura (aquí, la longitud del cable) del cilindro. Pero primero necesitas convertir esta área en metros cuadrados. Es decir, divida este número por 10000. Después de los cálculos, resulta que el volumen de todo el cable es aproximadamente igual a 11000 m3.
Ahora necesitas multiplicar los valores de densidad y volumen para saber cuál es la masa. El resultado es el número 97900000 kg.
Respuesta: la masa del cobre es de 97900 toneladas.
Otro desafío masivo
Problema n.º 6. Condición: La vela más grande que pesaba 89867 kg tenía 2,59 m de diámetro. ¿Cuál era su altura?
Decisión. Densidad de cera - 700 kg/m3. La altura deberá hallarse a partir de la fórmula del volumen. Es decir, V debe dividirse por el producto de π y el cuadrado del radio.
Y el volumen en sí se calcula por masa y densidad. Resulta ser igual a 128,38 m3. La altura era de 24,38 m.
Respuesta: la altura de la vela es de 24,38 m.
